固結(jié)灌漿與帷幕灌漿在壩基處理中的應(yīng)用

劉興橋

【摘 要】固結(jié)灌漿和帷幕灌漿已經(jīng)成為壩基處理中最常用的方法，有效的提高了壩基的施工質(zhì)量。本文對(duì)習(xí)水縣大合水電站的大壩工程進(jìn)行了概述，又詳細(xì)分析研究了固結(jié)灌漿與帷幕灌漿在壩基處理中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】固結(jié)灌漿；帷幕灌漿；壩基；處理；應(yīng)用

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們的生產(chǎn)生活與電力系統(tǒng)的關(guān)系日益密切，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性提出了更高的要求。因此，人們?cè)谒娬镜氖┕そㄔO(shè)的過(guò)程中，使用固結(jié)灌溉和帷幕灌溉這兩種方式來(lái)對(duì)水電站的壩基進(jìn)行處理，以提高水電站的質(zhì)量。固結(jié)灌溉主要是針對(duì)水電站建設(shè)過(guò)程中所涉及到的巖石的整體性和均質(zhì)性進(jìn)行處理的，固結(jié)灌溉可以能夠增加巖石所具備的的抗壓強(qiáng)度和彈性模量，大大降低巖石發(fā)生變形或者是不均勻沉陷的幾率。帷幕灌溉主要是針對(duì)水電站壩基中的滲水問(wèn)題進(jìn)行處理的，在壩基中設(shè)置一個(gè)防滲用的帷幕，從而有效的阻止或者是降低地下水向下滲透，以保障水工建筑物的正常運(yùn)行，提高水電站運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

1.習(xí)水縣大合水電站工程的概述

我省的習(xí)水縣大合水電站大壩工程是由進(jìn)水口、攔河大壩以及引水隧洞等幾個(gè)部分共同組成的，攔河大壩屬于碾壓砼重力壩的一種，壩頂高程是633.50m，壩頂?shù)妮S線距離是122.00m，最大壩高的距離為32.50m，這里所說(shuō)的最大壩高距離并不包括齒槽的深度距離，在大壩上設(shè)置溢流表孔的數(shù)量是3個(gè)，溢流與堰頂之間的距離為3.00m，溢流表孔的寬度為6.00m。如果河流處于枯水期的話，河水面的高程距離是618.00mm，河水面的寬度在20-40m這個(gè)范圍內(nèi)，水深可達(dá)到2-5m。河谷的斷面呈現(xiàn)出“V”字形，大壩的兩岸地形較為陡峭，壩基和壩的兩岸主要是砂巖層狀，中間還夾雜著泥巖和泥質(zhì)粉砂驗(yàn)等物質(zhì)。

2.固結(jié)灌漿與帷幕灌漿在壩基處理中的應(yīng)用

2.1灌漿工程量

此次工程施工包括很多方面，有隧道、大壩等方面灌漿施工工程，工程量涵蓋620m的壩基固結(jié)灌漿、150m的洞內(nèi)帷幕灌漿、770m的洞外帷幕灌漿。

2.2壩基施工布置

灌漿工程的安排可以依據(jù)工程施工的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行施工布置。通過(guò)供風(fēng)系統(tǒng)為隧道開(kāi)挖和壩基開(kāi)挖供風(fēng)，并利用水泵來(lái)為壩基開(kāi)挖供水，從離施工工地近的變壓器接線，以用來(lái)供給建壩基所用的電。在壩基施工過(guò)程中產(chǎn)生的廢水和廢漿先用排水溝將其排到集水坑里進(jìn)行沉淀，沉淀后，再用排污泵抽到施工區(qū)域以外即可。而對(duì)于巖芯以及壩基施工所產(chǎn)生的廢渣等是需要人工將其集中后，再利用車輛進(jìn)行運(yùn)輸，將它們運(yùn)到指定的地點(diǎn)進(jìn)行處理。全部灌漿需要根據(jù)所用的水泥液來(lái)進(jìn)行集中制漿站的布置，再架設(shè)上管道用以輸送，但是對(duì)輸送管道的距離有明確的規(guī)定，不得大于200m。在制漿站里需要設(shè)置20m2的水泥庫(kù)一個(gè)，普通的砂漿攪拌機(jī)200L左右的1臺(tái)，高速攪拌機(jī)200L左右的1臺(tái)；制漿站里還需要在輸漿管道和灌漿工作面之間設(shè)置 100mm的輸漿干管， 100mm的輸漿干管上需要與 25mm的輸漿短管相連接，有利于漿液可以在最短的時(shí)間內(nèi)運(yùn)輸?shù)礁鱾€(gè)灌漿機(jī)組。

在大壩壩基施工的過(guò)程中，需要先使用固結(jié)灌漿的技術(shù)，然后再使用帷幕灌漿技術(shù)。如果在大壩的壩基中，砼壓重體已經(jīng)達(dá)到了2米左右，這時(shí)就需要使用固結(jié)灌漿技術(shù)了，現(xiàn)將固結(jié)灌漿所用的周邊孔鉆出，然后再鉆中間孔。該工程在帷幕灌漿與固結(jié)灌漿施工完成后，再進(jìn)行鉆孔灌漿技術(shù)的施工。帷幕灌漿與固結(jié)灌漿都需要按照對(duì)其進(jìn)行加密處理。帷幕灌漿所使用的灌漿孔分為三序加密，并嚴(yán)格按照Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的順序進(jìn)行施工；固結(jié)灌漿則需要按照二次序孔加密的方法進(jìn)行加密。固結(jié)灌漿與帷幕灌漿都是在基礎(chǔ)砼層的強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到50%時(shí)，才能進(jìn)行這兩項(xiàng)技術(shù)的施工，帷幕灌漿孔應(yīng)該先對(duì)壩體砼和基層接觸段處的灌漿施工，然后再進(jìn)行下段次的灌漿施工。

3.灌漿技術(shù)的施工方法

3.1鉆孔

在鉆孔時(shí)，需要使用機(jī)鉆進(jìn)行全部鉆孔的施工，一般情況下，都是使用輕型回轉(zhuǎn)鉆機(jī)、金剛石鉆機(jī)以及硬質(zhì)合金鉆機(jī)等鉆機(jī)進(jìn)行施工。淺孔就不需要使用巖芯進(jìn)行鉆孔，可以通過(guò)沖擊回轉(zhuǎn)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔的施工。

3.2灌漿

帷幕灌漿可以使用自上而下或者是自下而上的方法進(jìn)行灌漿施工，灌漿接觸段可以設(shè)置成2m，其余的段設(shè)置成5m為一個(gè)階段進(jìn)行施工，如果碰到特殊情況的話，可以根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，對(duì)段進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鰷p，但是不能超過(guò)10m。在巖基段進(jìn)行固結(jié)灌漿孔的施工，孔之間的距離不得小于6m，使用全孔一次灌漿的方法進(jìn)行；超過(guò)6m時(shí)，需要在監(jiān)理人的指示下或者是和帷幕灌漿施工方法一致的施工方法進(jìn)行。進(jìn)行帷幕灌漿施工時(shí)，需要使用孔內(nèi)循環(huán)方式的分級(jí)升壓方式進(jìn)行施工，在距離灌漿段底部0.5m處塞上灌漿塞，防止漏漿現(xiàn)象的出現(xiàn)。固結(jié)灌漿是通過(guò)孔內(nèi)循環(huán)或者是純壓的方式進(jìn)行施工。

自上而下的灌漿施工工藝流程如圖一所示：

圖一 自上而下的灌漿施工工藝流程

自下而上的灌漿施工工藝流程如圖二所示：

圖二 自下而上的灌漿施工工藝流程

3.3沖洗

灌漿孔在進(jìn)行灌漿施工之前，需要對(duì)孔壁和裂隙進(jìn)行沖洗，并且要到清洗水變清為止，一直持續(xù)10分鐘左右就可以亭子，沖洗可以使用壓水沖洗和風(fēng)水聯(lián)合沖洗兩種方法進(jìn)行。如果是單控沖洗時(shí)間不得少于30分鐘，如果是孔與孔之間是串聯(lián)的，則沖洗時(shí)間不得少于2個(gè)小時(shí)。灌漿孔或者是灌漿段在進(jìn)行完裂隙沖洗之后，需要接著進(jìn)行灌漿施工。在使用風(fēng)水聯(lián)合沖洗施工時(shí)，具備一定壓力的風(fēng)、水兩個(gè)管道既可以同時(shí)與單管相接入，又可以分別與單管相連接，接入到孔底結(jié)束，孔口可以通過(guò)閥門進(jìn)行控制，以此來(lái)控制孔口的開(kāi)合程度，并向孔內(nèi)交替?zhèn)鬏斔L(fēng)，孔內(nèi)或者是縫隙內(nèi)的雜物就可以隨著風(fēng)與水的混合體就可以流出來(lái)了，流出的水變清澈之后，時(shí)間再持續(xù)10分鐘就可以結(jié)束灌漿孔的沖洗。

3.4壓水試驗(yàn)

孔內(nèi)沖洗結(jié)束之后，就可以對(duì)灌漿孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)了，可以通過(guò)“簡(jiǎn)易壓水”、“五點(diǎn)法”以及“單點(diǎn)法”等三種方式進(jìn)行壓水試驗(yàn)。壓水試驗(yàn)時(shí)所用的壓力是灌漿壓力的五分之四左右，當(dāng)該值比1MPa大時(shí)，就按1MPa進(jìn)行。等壓水試驗(yàn)進(jìn)行20分鐘之后，間隔5分鐘就需要對(duì)壓水流量的數(shù)值進(jìn)行讀取，最后讀取的流量值可以作為計(jì)算流量使用，并將計(jì)算結(jié)果用透水率進(jìn)行表示。通過(guò)五點(diǎn)法以及單點(diǎn)法這兩種方式進(jìn)行壓水試驗(yàn)時(shí)，需要按照標(biāo)準(zhǔn)SL62-94中的附錄A進(jìn)行。

在帷幕灌漿的過(guò)程中，需要對(duì)灌漿孔自上而下進(jìn)行分段的壓水試驗(yàn)，并根據(jù)施工圖紙上標(biāo)注的方法進(jìn)行。其他孔內(nèi)的各個(gè)灌漿段可以先使用簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)。如果想對(duì)孔進(jìn)行檢查，那么就得使用五點(diǎn)法壓水試驗(yàn)。

在進(jìn)行固結(jié)灌漿時(shí)，當(dāng)進(jìn)行到灌漿之前，就需要根據(jù)帷幕灌漿中的要求，進(jìn)行簡(jiǎn)易的壓水試驗(yàn)，并對(duì)鉆孔內(nèi)的耗漿情況進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)成果資料進(jìn)行分析，在固結(jié)灌漿中，檢查孔的數(shù)量應(yīng)該占到整個(gè)固結(jié)灌漿孔總數(shù)的5%以上。

在進(jìn)行壓水試驗(yàn)之前，需要對(duì)灌漿孔內(nèi)的穩(wěn)定水位進(jìn)行觀測(cè)，如果孔的內(nèi)部出現(xiàn)漏水，則還需要對(duì)孔內(nèi)的漏水量進(jìn)行測(cè)量。

壓水試驗(yàn)的計(jì)算公式：

如果是通過(guò)單點(diǎn)法進(jìn)行灌漿孔的壓水試驗(yàn)，則可以通過(guò)下面的公式進(jìn)行計(jì)算：q=Q/PL

公式中，Q——壓入水的流量L/min；

P——進(jìn)行壓水試驗(yàn)的段中的全壓MPa；

L——壓水試驗(yàn)段的長(zhǎng)度；

p——透水率Lu。

如果是通過(guò)五點(diǎn)法進(jìn)行灌漿孔的壓水試驗(yàn)，則可以通過(guò)下面的公式進(jìn)行計(jì)算：q=Q/PL，只不過(guò)這個(gè)公式需要求出透水率的值，然后再根據(jù)各個(gè)階段得到的壓水試驗(yàn)的資料，將P與Q之間的曲線繪制出來(lái)，以供確定P與Q的曲線類型使用。

3.5灌漿材料

在壩基的灌漿施工中，通常都是使用普通的硅酸鹽水泥或者是硅酸鹽大壩水泥進(jìn)行施工，水泥的標(biāo)號(hào)是425#，與壩體接觸并用來(lái)進(jìn)行灌漿的水泥標(biāo)號(hào)是525#，在大壩施工中，一定要保證使用的水泥質(zhì)量。進(jìn)行灌漿時(shí)所使用的水的溫度，一定要保持在40℃以下，在水泥漿液中摻砂與粉煤灰時(shí)，它們的粒徑要保持在2mm以下，細(xì)度模數(shù)要在2以下，粉煤灰的級(jí)別要在Ⅲ級(jí)，這些物質(zhì)的摻入量必須要得到監(jiān)理工作人員的認(rèn)可。

3.6鉆孔灌漿設(shè)備

一般情況下，壩基的鉆孔都是使用XY—2PC型的輕型回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，為了加快鉆孔灌漿的施工進(jìn)度，如果鉆孔是一個(gè)淺孔且不需要取芯的鉆孔，就可以使用XU150型號(hào)的沖擊回轉(zhuǎn)鉆機(jī)進(jìn)行施工。灌漿設(shè)備通常情況下，都是型號(hào)為35/100、100/100的灌漿機(jī)，每臺(tái)灌漿機(jī)都有與之配套的高速和普通兩種類型的攪拌機(jī)。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，固結(jié)灌漿和帷幕灌漿已經(jīng)成為壩基處理中的最主要施工手段，有利于提高壩基的施工質(zhì)量，延長(zhǎng)水工建筑物的使用壽命。只有嚴(yán)格按照固結(jié)灌漿和帷幕灌漿的操作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，才能有效的避免質(zhì)量事故的發(fā)生，只有在認(rèn)真操作和熟練掌握原理、方法的前提條件下，才能更好地運(yùn)用固結(jié)灌漿和帷幕灌漿。

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